De BF和Catalano LA等人近提出一个新型沉浸粒子换热器,它使用非常小的固体颗粒作为中间媒介来执行两个气体在不同的温度之间流动的热传导,开发了一种一维模型的理论计算换热管长度,确保规定的热交换和评价粒子特性的影响;提供了一个数值程序设计优化热交换器的其他几何参数,比如直径和角度的入口和出口管道和粒子注入模式。采用的模型为大庆油田***原稳站生产用油一油管壳式换热器,内部流通介质为,内部含有细沙等杂质,这些杂质也是导致换热器内部结垢的主要因素。对用于火力发电厂的换热器,换热温度通常提供高于8000C,为了满足这一条件,热交换器应该选区特殊的材料一一陶瓷,Monteiro DB等人门用CFD模拟来评估雷诺数在500到1500之间时传热因子和摩擦因子,比较了模拟结果与实验数据。
国内外己有的研究,对于管壳式换热器内漏问题的数值模拟研究相对较少。通过对换热器工况进行模拟计算,分析了泄漏情况下换热器温度参数的变化情况,在此基础上提出了通过分析换热器管程和壳程温度变化来判断换热器泄漏及泄漏程度的方法。四种针对换热器焊缝泄漏的检漏技术,分别为:碳黑一煤油渗透法、荧光检验法、着色探伤法、石灰一煤油渗透法,相比较而言,碳黑一煤油渗透法比传统的检漏方法具有简便、快捷、费用低等优点,对贯穿性缺陷的焊缝检查速度快,效果好。当换热器传热进行一段时间后换热器内的壳侧温度会达到饱和出现沸腾,沸腾产生的大量蒸汽在换热器的“尖角”处聚,会对换热器内流体的传热和流动特性产生影响。系统中的热媒/水换热器容易出现水质不合格、操作不当而引起管道水击、水流速度过低以及垢下腐蚀等并终导致泄漏。并针对各导致泄漏的原因给出了相应的解决措施。
西安交通大学采用逐步放开流路的方法,应用空气一水两相混合物研究了泄漏与旁路对壳侧流型及流型转变特性的影响。分析了换热器内部不同介质泄漏的判断方法,并提出了针对换热器不同泄漏介质的性质来确定检漏方法。(3)研究泄漏口位置沿换热器管长方向变化对管壳式换热器流动传热性能的影响规律。国内外己有的研究,对于管壳式换热器内漏问题的数值模拟研究相对较少。
潍坊誉金机械对原稳站油行山管壳式换热器实体模型进行简化建模,同时兼顾课题研究的准确性和经济性。
(1)建模时保留了折流板,考虑折流板对壳程流体流动和传热的影响。
(2)对于传热管壁和折流板的处理采用了FLUEN丁中的薄壁模型,在后续的边界条件设置时可以设定一个给定的壁厚,这样减少了网格数量。
(3)管束的_l几封头和下封头没有参与整个换热器的传热和流动,不影响数值计算的结果,因此在建模时将上封头和下封头进行简化处理。 在对换热器结构进行建模时,考虑换热器入日和出口部分对于一换热器壳程整体流动特性的影响。在折流板逆向换热器壳程内介质流动方向的背部,固体砂的速度矢晕值,人约为0。由于单弓形折流板管壳式换热器是复杂几何体,网格划分需要采用分块划分的方法,将整个模型划分成入口段、出口段和壳程三部分,进行网格划分。网格为非结构化网格,采用划分的四面体和金字塔网格。
在换热器整个壳程,固体砂子的体积分布整体比较均匀,为了数值模拟的方便,本课题忽略大粒径固体砂局部沉积对其浓度分布的影响,将管壳式换热器壳程内部的结垢视为均匀结垢。无论出现哪种冷凝器制造厂家故障,都会降低换热器的换热效率,影响系统的正常运行。油油管壳式换热器运行一段时间后,壳程侧表面会形成表面污塘层,由以上分析可知,认为其为均构。
本课题着重研究管壳式换热器管壁结据对其传热性能的影响,且在实际生产过程中,中含砂率很低,所以在换热器传热性能的影响研究中忽略了换热器内液固两相流的影响,后续的数值模拟研宄中采用单相流模拟。对于单弓形折流板管壳式换热器不同结据厚度的影响分析,鉴于本文所采用的物理模型特征,换热管当量结坂厚度较小,为保证污据层网格质量,模拟对计算机的要求非常高。对换热器壳侧的速度场进行研究,分析换热器的结构对自然循环的影响,并提出相关的意见对换热器进行优化分析。而当量均拒只为分析结坂对换热器传热性能的影响,本课题忽略结坂对换热器内部流场的影响,只考虑结塘对换热面传热性能的影响。
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